直流自動控制系統(tǒng)B卷譚樹彬2

1、東 北 大 學(xué) 繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院 直流自動控制系統(tǒng) 試 卷（作業(yè)考核 線上） B 卷學(xué)習(xí)中心： 院校學(xué)號 姓名 （共 3 頁） 總分題號一二三四五六七八九十得分第一題（15分）有一V-M調(diào)速系統(tǒng)，電動機參數(shù)為，；整流裝置內(nèi)阻，觸發(fā)整流裝置的放大倍數(shù)。要求調(diào)速范圍D20，靜差率S£10%，試求1. 計算開環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降；（3分）2. 計算調(diào)速要求所允許的靜態(tài)速降；（3分）3. 采用負反饋組成閉環(huán)系統(tǒng)，試畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖；（3分）4. 調(diào)整該系統(tǒng)，使時轉(zhuǎn)速，此時轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)應(yīng)為多少（可認為）？（3分）5. 計算所需放大器的放大倍數(shù)。（3分）解：1. 先計算電動機電動勢常數(shù) 開

2、環(huán)系統(tǒng)的靜態(tài)速降為2. 滿足調(diào)速要求所允許的靜態(tài)速降為3. 采用轉(zhuǎn)速負反饋系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖4. 當(dāng)20V時，nnom1000rmin，則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)為5. 閉環(huán)系統(tǒng)的放大倍數(shù)為 則所需的放大器放大系數(shù)為第二題（20分）某調(diào)速系統(tǒng)如下圖所示，已知數(shù)據(jù)為：電動機參數(shù)為，；整流裝置內(nèi)阻，觸發(fā)整流裝置的放大倍數(shù)；最大給定電壓，當(dāng)主電路電流最大時，整定。系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)為：D=20，S=10%，。1. 畫出系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)圖；（4分）2. 計算轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)；（3分）3. 計算放大器放大倍數(shù)；（4分）4. 計算電流反饋系數(shù)；（3分）5. 當(dāng)時，求的數(shù)值；（3分）6. 計算穩(wěn)壓管的擊穿電壓。（3分）解：1. 2

3、. 當(dāng)時，代入3. 由 ，得 4. 當(dāng) V時，則有所以 V/A5. 6. V第三題（20分）設(shè)控制對象的傳遞函數(shù)為式中，；。要求階躍輸入時系統(tǒng)超調(diào)量。分別用P、I、PI和PID調(diào)節(jié)器將系統(tǒng)校正成二階典型系統(tǒng)，試設(shè)計各調(diào)節(jié)器參數(shù)（可不作近似條件的驗證）。（20分）解： (1) 用P調(diào)節(jié)器校正時，調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為需近似處理后才能校正成為二階典型系統(tǒng)則校正后系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為式中，為使，取二階工程最佳參數(shù)，因此調(diào)節(jié)時間： (2) 用I調(diào)節(jié)器校正時，調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為(也可以寫成)按二階典型系統(tǒng)校正，校正后開環(huán)傳遞函數(shù)為式中，。 按，可取，所以 調(diào)節(jié)時間： (3)用PI調(diào)節(jié)器校正時，調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為取，

4、并將，看成小時間常數(shù)，令則按二階典型系統(tǒng)校正時系統(tǒng)開環(huán)函數(shù)為同樣，取，則 調(diào)節(jié)時間：(4)用PID調(diào)節(jié)器校正時，其傳遞函數(shù)為 取，令，則按二階典型系統(tǒng)校正后系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為同樣，取，則調(diào)節(jié)時間：比較采用不同調(diào)節(jié)器的ts，可知采用PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)時間最短，效果最好；采用I調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)時間最長，效果最差；采用P調(diào)節(jié)器和PI調(diào)節(jié)器雖然有相同的調(diào)節(jié)時間，但采用P調(diào)節(jié)器時，系統(tǒng)是有差系統(tǒng)，因此兩者的穩(wěn)態(tài)性能是截然不同的。第四題（45分）某晶閘管供電的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，變流裝置采用三相全控橋式整流電路，已知如下數(shù)據(jù)：直流電動機： ， , ,;變流裝置：，;電樞回路總電阻：;時間常數(shù)：，;電流反饋: ，轉(zhuǎn)

5、速反饋：，設(shè)計要求：1. 電流環(huán)按二階典型系統(tǒng)設(shè)計（取工程最佳參數(shù)），請計算電流調(diào)節(jié)器參數(shù)（不要求計算電阻電容值）；（20分）2. 轉(zhuǎn)速環(huán)按對稱三階系統(tǒng)設(shè)計（取對稱最佳參數(shù)，），請計算轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器參數(shù)（不要求計算電阻電容值）；（20分）3. 計算帶額定負載啟動到額定轉(zhuǎn)速時的超調(diào)量和啟動時間。（5分） 解：1電流環(huán)小時間常數(shù)之和. PI型電流調(diào)節(jié)器其傳遞函數(shù)為： 為了讓調(diào)節(jié)器零點與控制對象的大時間常數(shù)極點對消，選擇i=Tl=0.06s則電流環(huán)的動態(tài)結(jié)構(gòu)圖便成為其中 電樞回路電磁時間常數(shù) Tl=0.06s。檢查對電源電壓的抗擾性能：，因而各項指標(biāo)都是可以接受的。ACR的比例系數(shù)為檢驗近似條件電流環(huán)截至頻率： 機電時間常數(shù)2. 電流環(huán)等效閉環(huán)傳遞函數(shù)為其中電流環(huán)等效時間常數(shù)則轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)小時間常數(shù)      =+=選用PI調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為ASR的超前時間常數(shù)為n = h=4*0.0124=0.0496轉(zhuǎn)速開環(huán)增益ASR的比例系數(shù)檢驗近似條件 轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率 1）電流環(huán)傳遞函數(shù)簡化條件為 滿足簡化條件。&#